CN115382387B - 除甲醛毡的制造工艺及除甲醛毡 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种除甲醛毡的制造工艺及除甲醛毡。制造工艺包括以下步骤：步骤1、采用非织造工艺将纤维材料制成毡；步骤2、将毡浸没于预先制备的浸渍液中进行浸渍处理；浸渍液的组分包括按质量份计的催化剂15‑35份、分散剂15‑35份、粘合剂100‑150份、水100‑150份，制备过程为：将分散剂与部分的水混合并搅拌均匀得到分散剂溶液，然后将粘合剂加入分散剂溶液中并搅拌均匀，再加入催化剂和剩余的水继续搅拌均匀；步骤3、将浸渍处理后的毡进行轧压；步骤4、连续进行步骤2和3至少一次后，将轧压后的毡进行烘干定型，得到除甲醛毡。除甲醛毡由该制造工艺制得。本发明可以实现更高的催化剂负载率，同时具有过滤颗粒污染物和除甲醛的功能，且强度高、使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及功能性毡技术领域，特别是指一种除甲醛毡的制造工艺及除甲醛毡。
背景技术
甲醛是一种常见的气态污染物，不仅可能导致皮肤过敏、刺激人体的呼吸道，甚至有致突变的危害，引起肿瘤等重大疾病。
针对甲醛的去除，目前市面的产品大多采用物理吸附方法：比如夹碳布，利用活性炭吸附有害气体。然而活性炭吸附容量有限，尤其在湿度大的环境中易受潮而失效，并且吸附饱和的活性炭还会释放甲醛，导致二次污染。
另一种方法是利用催化剂发生化学反应。相比于活性炭，催化剂长期有效，但如何将催化剂粉末固定又能保持其催化活性是个亟待解决的问题。市面上有一些采用熔喷或者静电纺丝工艺制成的无纺布，并将催化剂固定在其中，但这些材料能负载的催化剂量小，且由于材质本身的问题强度较低，不适用于长期湿度较高的环境中，也不能耐高温，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种除甲醛毡的制造工艺及除甲醛毡，实现更高的催化剂负载率，同时具有过滤颗粒污染物和除甲醛的功能，且强度高、使用寿命长。
为了达成上述目的，本发明的解决方案之一是：
一种除甲醛毡的制造工艺，包括以下步骤：
步骤1、采用非织造工艺将纤维材料制成毡；
步骤2、将毡浸没于预先制备的浸渍液中进行浸渍处理；浸渍液的组分包括按质量份计的催化剂15-35份、分散剂15-35份、粘合剂100-150份、水100-150份，制备过程为：将分散剂与部分的水混合并搅拌均匀得到分散剂溶液，然后将粘合剂加入分散剂溶液中并搅拌均匀，再加入催化剂和剩余的水继续搅拌均匀；
步骤3、将浸渍处理后的毡进行轧压；
步骤4、连续进行步骤2和3至少一次后，将轧压后的毡进行烘干定型，得到除甲醛毡。
所述纤维材料为芳纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚丙烯腈、涤纶、聚丙烯、玻璃纤维、碳纤维中的一种或几种混纺。
所述步骤1包括开松、混合、梳理、铺网、预刺和针刺，或开松、混合、梳理、铺网、预刺和水刺。
所述步骤1制成的毡，克重在150-300g/m2。
所述催化剂为MnO2、TiO2或负载Pt催化剂。
所述粘合剂为聚丙烯酸类、水性聚醚砜、聚氨酯类、聚四氟乙烯或氟化乙烯丙烯共聚物等。
所述分散剂为甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素。
所述步骤2中，浸渍温度为20-40℃，浸渍时间为1-10min。
所述步骤3中，轧压压力为0.1-0.3MPa，轧压后的轧余率为100%-300%。
所述步骤4之前，连续进行两次步骤2和3后再进行步骤4。
所述步骤4中，毡的烘干温度为80-130℃。
本发明的解决方案之二是：
一种除甲醛毡，由所述的除甲醛毡的制造工艺制得。
采用上述技术方案后，本发明具有以下技术效果：
本发明通过浸渍-轧压-烘干定型工艺，有利于快速将催化剂均匀地固定在毡上，有效提高催化剂的负载量，进而提高毡的除甲醛效率；采用非织造工艺将纤维材料制成毡，使得纤维与纤维之间有不规则空隙，有利于大量负载催化剂；由于非织造工艺制成的毡本身能过滤空气中的颗粒污染物，制成除甲醛毡后，既能过滤一些空气中的颗粒污染物，又可以催化降解甲醛气体且不产生二次污染；本发明制成的毡相较于普通的熔喷无纺布更加结实耐用，且可用在高湿环境中，甚至能耐130℃的高温，可通过加热去除催化剂吸附的水汽进而实现除甲醛毡的再生，这样可以降低后期使用中的更换频率，减少成本和废弃滤料垃圾的产生。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明实施例1的扫描电镜图；
图3为本发明实施例2的扫描电镜图；
图4为本发明实施例3的扫描电镜图；
图5为实施例1-3和对比例1的除甲醛测试结果示意图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制本发明要保护的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的实施例而简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
此外，本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
参考图1所示，本发明公开了一种除甲醛毡的制造工艺，包括以下步骤：
步骤1、采用非织造工艺将纤维材料制成毡；
步骤2、将毡浸没于预先制备的浸渍液中进行浸渍处理；
步骤3、将浸渍处理后的毡进行轧压；
步骤4、连续进行步骤2和3至少一次后，将轧压后的毡进行烘干定型，得到除甲醛毡；
其中步骤2中，浸渍液的组分包括按质量份计的催化剂15-35份、分散剂15-35份、粘合剂100-150份、水100-150份，制备过程为：将分散剂与部分的水混合并搅拌均匀得到分散剂溶液，然后将粘合剂加入分散剂溶液中并搅拌均匀，再加入催化剂和剩余的水继续搅拌均匀。需注意的是，此处是将水分两次使用，第一次与分散剂混合以保证分散剂能够搅拌均匀，第二次则是用来调配浸渍液。
上述步骤1中，上述纤维材料为芳纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚丙烯腈、涤纶、聚丙烯、玻璃纤维、碳纤维中的一种或几种混纺，可做烧毛或不烧毛处理，将超细纤维面层置于表面用于过滤。优选地，选择耐热性更好的芳纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、玻璃纤维和碳纤维等纤维材料，能长期耐160℃以上的高温。
上述步骤1具体包括开松、混合、梳理、铺网、预刺、针刺等过程，针刺也可以换成水刺。采用针刺、水刺的工艺可以使得制成的毡更厚、更坚实，纤维多，最终在保证透气量的前提下实现负载更多的催化剂，毡的负载量为20-100g/m2。在压差为200Pa时透气量为400-900L/dm2/min，能满足空气净化设备大风量的需求；同时，相比于熔喷或静电纺丝，本发明制成的毡强度更大，按GB/T6719方法测试，断裂强力为220-410N；并且本发明制成的毡不怕少量水沾湿，沾湿后晾干或烘干后可正常使用。
上述步骤1中，所制成的毡，克重在150-300g/m2。
上述催化剂为金属氧化物，如MnO2、TiO2，或负载Pt催化剂，能在常温下催化降解甲醛，产物为CO2和H2O，不产生有毒副产物。40℃高温、10℃低温以及高湿度环境几乎不影响其催化效果。相比于活性炭不产生二次污染，也更适合高温潮湿环境。
上述粘合剂将催化剂和毡粘结，可以为聚丙烯酸类、水性聚醚砜、聚氨酯类、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物等。优选地，聚丙烯酸类和水性聚醚砜可作为硬挺剂，对毡处理后能使毡在烘干后有硬挺效果，方便打褶加工。粘合剂需加入适量，否则会影响毡的除甲醛效果：过少会影响催化剂的粘合牢度，过多会遮住催化剂的活性位点使催化剂失活，同时影响毡的透气量。
上述分散剂的加入目的是为了维持催化剂在液体中均匀分散、防止沉降，可以为甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素等。分散剂加入过少会导致催化剂沉降在浸渍液的底部，使得毡上负载的催化剂减少且不均匀，加入过多则会影响毡的透气量。同时，分散剂需预先搅拌均匀，否则可能导致浸渍液中催化剂沉降或集聚、分散不均，最终影响毡的催化效果。
上述步骤2中，浸渍温度为室温（20-40℃），浸渍时间为1-10min。
上述步骤3中，轧压压力为0.1-0.3MPa，轧压后的轧余率为100%-300%。此轧余率至少要比常规设置大一倍，这样才能让催化剂最大程度地附着在毡上。
工艺步骤上也可重复一次步骤2和3后再进行步骤4，也即采用“二浸二轧”的方式使得在毡上负载更多的催化剂。
上述步骤4中，将毡在80-130℃的条件下进行烘干。烘干温度比常规的200℃以上要低得多，这样才不会对毡造成损伤。
通过上述方案，本发明通过浸渍-轧压-烘干定型工艺，有利于快速将催化剂均匀地固定在毡上，有效提高催化剂的负载量，进而提高毡的除甲醛效率；采用非织造工艺将纤维材料制成毡，使得纤维与纤维之间有不规则空隙，有利于大量负载催化剂；由于非织造工艺制成的毡本身能过滤空气中的颗粒污染物，制成除甲醛毡后，既能过滤一些空气中的颗粒污染物，又可以催化降解甲醛气体且不产生二次污染；本发明制成的毡相较于普通的熔喷无纺布更加结实耐用，且可用在高湿环境中，甚至能耐130℃的高温，可通过加热去除催化剂吸附的水汽进而实现除甲醛毡的再生，这样可以降低后期使用中的更换频率，减少成本和废弃滤料垃圾的产生。
本发明还公开了一种除甲醛毡，可以由上述的制造工艺制得。
以下示出了本发明上述除甲醛毡的实施例1。
一种除甲醛毡，制备过程为：
制毡：将芳纶纤维经过开松、梳理、铺网、针刺得到未烧毛的芳纶毡，克重为150g/m2；
浸渍：将幅宽为0.5m芳纶毡在室温下浸没于含有催化剂的浸渍液中进行浸渍1min，浸渍液的配比为粘合剂:水:催化剂:分散剂=6:6:1:1；
轧压：通过轧车将浸渍后的芳纶毡进行轧压，轧车的辊间压力为0.2MPa，轧余率为290%；
烘干定型：将轧压后的芳纶毡在温度为110℃的隧道烘箱中烘干10min，获得除甲醛毡；在压差为200Pa时透气量为876L/dm2/min。
实施例1的扫描电镜图参见图2。
以下示出了本发明上述除甲醛毡的实施例2。
一种除甲醛毡，制备过程为：
制毡：将聚苯硫醚纤维经过开松、梳理、铺网、针刺和烧毛得到单面烧毛的聚苯硫醚毡，克重为160g/m2；
浸渍：将幅宽为0.5m聚苯硫醚毡在室温下浸没于含有催化剂的浸渍液中进行浸渍1min，浸渍液的配比为粘合剂:水:催化剂:分散剂=6:6:1:1；
轧压：通过轧车将浸渍后的针刺毡进行轧压，轧车的辊间压力为0.2MPa，轧余率为214%；
烘干定型：将轧压后的聚苯硫醚毡在温度为110℃的隧道烘箱中烘干10min，获得除甲醛毡，在压差为200Pa时透气量为442L/dm2/min；
实施例2的扫描电镜图参见图3。
以下示出了本发明上述除甲醛毡的实施例3。
一种除甲醛毡，制备过程为：
制毡：将聚苯硫醚纤维经过开松、梳理、铺网、针刺和烧毛得到单面烧毛的聚苯硫醚毡，克重为160g/m2；
浸渍：将幅宽为0.5m聚苯硫醚毡在室温下浸没于含有催化剂的浸渍液中进行浸渍1min，浸渍液的配比为粘合剂:催化剂:分散剂=16:1:1；
轧压：通过轧车将浸渍后的聚苯硫醚毡进行两次轧压，轧车的辊间压力为0.2MPa，轧余率为111%；
烘干定型：将轧压后的针刺毡在温度为110℃的隧道烘箱中烘干10min，获得除甲醛毡，在压差为200Pa时透气量为259L/dm2/min；
实施例3的扫描电镜图参见图4。
另外，设置一组对比例1，对比例1与实施例1的区别在于：在步骤浸渍中，使用未添加催化剂的浸渍液对芳纶毡进行浸渍处理。
在完成实施例1-3及对比例1的制造工艺后，进行除甲醛率测试：取0.44dm2的除甲醛毡，在温度为25℃、湿度为50%的条件下，以1L/min的流量持续通入浓度为0.4-0.8mg/m3的甲醛反应1h以上，持续测试甲醛的去除率。参见图5，对比实施例1-3及对比例1的甲醛去除率，可知对比例没有甲醛去除效果，未烧毛的实施例1除甲醛率在90%以上；实施例2经过烧毛后，部分纤维熔融，表面适合负载催化剂的纤维减少，使得催化效率比未烧毛的略差；实施例3的催化效率低是由于过量的粘合剂将催化剂包裹，催化剂的活性位点无法接触到甲醛气体，导致催化毡失效。同时，从实施例1-3的电镜扫描图可以看出，三者的催化剂在毡上附着的程度因实际工艺流程中的细节不同而不同，其中实施例1中催化剂附着率最高。
另外，将实施例1的除甲醛毡经过打褶后加工成50*47*4.7cm的催化滤芯，根据GB/T34012-2017测试标准检测，在甲醛浓度为0.34mg/m3下测出催化滤芯对甲醛的净化效率为91.2%。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (10)
1.一种除甲醛毡的制造工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、采用非织造工艺将纤维材料制成毡；
步骤2、将毡浸没于预先制备的浸渍液中进行浸渍处理；
步骤3、将浸渍处理后的毡进行轧压；
步骤4、连续进行步骤2和3至少一次后，将轧压后的毡进行烘干定型，得到除甲醛毡；烘干温度为80-130℃；
所述步骤2中，浸渍液的组分包括按质量份计的催化剂15-35份、分散剂15-35份、粘合剂100-150份、水100-150份，制备过程为：将分散剂与部分的水混合并搅拌均匀得到分散剂溶液，然后将粘合剂加入分散剂溶液中并搅拌均匀，再加入催化剂和剩余的水继续搅拌均匀；所述粘合剂为水性聚醚砜。
2.根据权利要求1所述的除甲醛毡的制造工艺，其特征在于：
所述纤维材料为芳纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚丙烯腈、涤纶、聚丙烯、玻璃纤维、碳纤维中的一种或几种混纺。
3.根据权利要求1所述的除甲醛毡的制造工艺，其特征在于：
所述步骤1包括开松、混合、梳理、铺网、预刺和针刺，或开松、混合、梳理、铺网、预刺和水刺。
4.根据权利要求1所述的除甲醛毡的制造工艺，其特征在于：
所述步骤1制成的毡，克重在150-300g/m2。
5.根据权利要求1所述的除甲醛毡的制造工艺，其特征在于：
所述催化剂为MnO2、TiO2或负载Pt催化剂。
6.根据权利要求1所述的除甲醛毡的制造工艺，其特征在于：
所述分散剂为甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素。
7.根据权利要求1所述的除甲醛毡的制造工艺，其特征在于：
所述步骤2中，浸渍温度为20-40℃，浸渍时间为1-10min。
8.根据权利要求1所述的除甲醛毡的制造工艺，其特征在于：
所述步骤3中，轧压压力为0.1-0.3MPa，轧压后的轧余率为100%-300%。
9.根据权利要求1所述的除甲醛毡的制造工艺，其特征在于：
连续进行两次步骤2和3后再进行步骤4。
10.除甲醛毡，其特征在于：由权利要求1至9任一所述的除甲醛毡的制造工艺制得。
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